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1、第六章 省煤器和空气预热器,在锅炉尾部烟道的最后，烟气温度仍有 400 左右，为了最大限度地利用烟气热量，大型锅炉在尾部烟道都布置一些低温受热面，通常包括省煤器和空气预热器。 问题：低温腐蚀、飞灰磨损、积灰,一、 省煤器,省煤器的作用 给水在进入锅炉前，利用烟气的热量对之进行加热，同时降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料耗量； 给水流入蒸发受热面前，先被省煤器加热，降低了炉膛内传热的不可逆热损失，提高了经济性； 降低锅炉造价：采用省煤器取代部分蒸发受热面，减少水在蒸发受热面的吸热量，也就是以管径较小、管壁较薄、传热温差较大、价格较低的省煤器代替部分造价较高的蒸发受热面。 改善汽包工作条件：进汽
2、包水温升高，减少汽包壁温与给水温差，减小热应力。 因此，省煤器的作用不仅是省煤，实际上已成为现代锅炉中不可缺少的一个组成部件。,省煤器的型式和布置： 分类：沸腾式、非沸腾式 材料：铸铁、钢管（氧腐蚀除氧） 结构：2851蛇形管 排列：错列、顺列 流程：水平布置、逆流 布置：垂直前墙、平行前墙 水速：金属温度、氧腐蚀（0.5m/s) 烟速：积灰（6m/s)、磨损（10m/s） 蛇形管：光管、扩展表面管（鳍片管、肋片管和膜式受热面：强化换热、减轻磨损）,垂直前、后墙布置：管组支吊比较容易，容易达到水速的要求，但对飞灰磨损不利，烟气自水平烟道到尾部烟道经过转弯，大部分灰粒集中在炉子的后墙，烟速也高，
3、所有的蛇形管靠后墙的弯头都易磨损。 一般煤粉炉应采用蛇形管平行后墙布置方案，磨损最严重的仅是靠后墙的几排管子，便于更换。 为了达到水速的要求可以采用（c）图所示蛇形管平行于后墙，双面进水布置。,螺旋型鳍片管,省煤器按布置方式可分为错列布置和顺列布置。 错列布置结构紧凑，传热系数较大，但加大了管子的磨损。顺列布置则可以减轻省煤器磨损，且易于清灰。 大型锅炉一般采用纵向鳍片管、螺旋型鳍片管和整焊膜式受热面制造省煤器，以增大烟气侧的换热面积，节约金属耗量，降低管组高度和减小烟气侧阻力，并可减轻省煤器磨损。,某厂省煤器布置,王曲电厂（上锅600MW） 省煤器管束采用光管，顺列布置。省煤器为连续管圈可疏
4、水型，无向下流的水回路。 省煤器设计中考虑灰粒磨损保护措施，省煤器管束与四周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板；管束上还设有可靠的防磨装置。 在吹灰器有效范围内，省煤器设有防磨护板，以防止吹坏管子。 省煤器能自疏水，进口联箱上装有疏水、锅炉充水和酸洗的管座，并带有相应的阀门。 在BMCR时，通过省煤器的烟气平均流速不超过9m/s。,尾部竖井的前、后分竖井的下部各装有一级省煤器，省煤器为顺列布置，以逆流方式与烟气进行热交换,省煤器布置在双烟道的下部，省煤器以顺列布置，以逆流方式与烟气进行换热。 给水经省煤器的入口汇集联箱分别供至前后的省煤器入口联箱。省煤器向上形成共 4 排吊挂管，用于吊挂尾部烟道中
5、的水平过热器和水平再热器。,二、空气预热器,空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。由于它工作在烟气温度最低的区域，回收了烟气热量，降低了排烟温度，因而提高了锅炉效率。同时由于燃烧空气温度的提高，有利于燃料的着火和燃烧，减少燃料不完全燃烧热损失。 空气预热器作用： 1 降低排烟温度，提高锅炉效率 2 改善着火条件，强化燃烧过程，减少不完全燃烧热损失 3 提高炉膛温度，强化炉膛辐射换热、减少水冷壁受热面 4 给制粉系统提供干燥剂,空气预热器型式,分类：传热式（管式）、蓄热式（回转式） 大型锅炉通常采用回转式空气预热器 回转式特点： 结构紧凑 节省钢材 布置灵活方便 耐
6、腐蚀性好 漏风量大：一般810, 密封不好时2030% 结构复杂、制造工艺高、运行维护、检修 回转式空气预热器布置型式：垂直轴和水平轴布置；垂直轴布置形式的回转式空气预热器又分为受热面转动和风罩转动两种形式，通常受热面转动的是容克式回转空气预热器，而风罩转动的则是罗特缪勒式回转式空气预热器。,受热面转动的回转式空气预热器,二分仓回转式空气预热器由圆筒形的转子和固定的圆简形外壳、烟风道以及传动装置所组成。 圆筒形外壳和烟风道均不转动，而内部的圆筒形转子是转动的，受热面装于可转动的圆筒形转子之中 转子被分成若干个扇形仓格，每个仓格内装满了由波浪形金属薄板制成的作为受热面的传热元件（蓄热板） 圆筒形
7、外壳的顶部和底部上、下对应地分隔成烟气流通区、空气流通区和密封区（过渡区）三部分、烟气流通区与烟道相连，空气流通区与风道相连，密封区中既不流通烟气，也不流通空气，因而烟气与空气不会相混。,装有受热面的转子由电机通过传动装置带动，以24r/min的转速转动。因此受热面不断地交替通过烟气流通区和空气流通区，当受热面转到烟气流通区时，烟气自上而下流过受热面，从而将热量传给受热面（蓄热板），当它转到空气流通区时，受热面又把积蓄的热量传给自下而上流过的空气，这样循环下去，转子每转动一周，就完成一个热交换过程 。 由于烟气的容积流量比空气大，烟气流通面积占有转子总截面的50左右，空气流通面积仅占3040，
8、其余部分为两者的密封区。,一般的二分仓式回转空气预热器，空气只有一个通道，出口热空气具有相同的温度和压力，因此供燃烧用的二次风与供送粉、干燥和燃烧用的一次风也是温度和压力相同的空气。 但现代电站锅炉根据燃烧的需要，对一、二次风要求的风量、风温及压力是不同的，因此出现了三分仓的受热面转动回转式空气预热器，它有两股空气进入预热器，分别流过被烟气加热的波形板受热面，以得到不同的风温。 三分仓回转式空气预热器适用于燃煤锅炉常采用的冷一次风机系统上。,三分仓回转式空气预热器主要由转子、蓄热元件、壳体、梁扇形板、烟风道、密封系统、控制系统、驱动装置、轴承、润滑系统、吹灰、清洗装置和保温材料等组成。 1转子
9、 转子由装在中心轮毂上的碳钢板构成的。转子中心部分，即支架，是轮毂不可分割的组成部分。径向板从轮毂伸至转子圆周，将转子分成若干个扇形区。这些扇形区又由辅助径向隔板和分仓隔板进一步分隔。如此形成的扇形区通过额外的不同径的分仓隔板（需要处还用隔板）加固，形成楔形室。加热表面元件箱就装在这样形成的各个室中，每7.5扇形区有5个加热元件箱。 转子是一个有48个扇形结构、24个仓板的板结构，正常速度为0.75rpm（公称速度），低速时为0.37rpm。转子顶部和底部是带箍外部分仓板，箍由装配式角钢或板组成。有凸缘从分仓隔板上支承元件组件。,空气预热器转子壳体,转子结构部件图,2.蓄热元件 由于冷端即烟气
10、流出空气进入空气预热器的一端很容易因为温度以及燃料状况的原因而发生腐蚀，因此元件布置成三层，称“热”、“中间”和“冷”端元件。“热端”和“中间”元件用低碳钢（或考登钢板）制造，“冷端”元件用与低合金高强度钢相当的钢（或搪瓷）制造。 放置传热元件的转子在运行中由于热、冷端存在温度差，因此会产生热态膨胀变形。膨胀差不仅存在于空气预热器的转子和壳体之间，甚至存在于壳体本身，此温差也会使其结构变形。例如，在空预器的主中心部分存在这种影响，在顶梁和底部结构之间有着很大的温度差。在转子长度上存在较大温差的空预器转子上这种影响最为明显，转子底部不仅暴露于经过冷却的烟气（烟气离开加热器时温度约为130），而且
11、暴露在进入的约30的空气中；另一方面，加热面暴露在约360的热烟气中，并且流出的热空气约为300。由于整个转子长度上的金属温度差约为250，在热态时，整个转子呈“碟”状或“帽”状。,元件箱,传热元件板型,支撑轴承 转子由一个位于底部框架大梁上的轴承箱内的自调球面滚柱推力轴承支承。这个轴承承受带载转子的全部旋转重量。四个定位块焊接到轴承箱底板上，两块定位板用螺栓固定到轴承架上。底部支撑球面滚柱推力轴承为SDF294163EM。 轴承在油浴转动，轴承箱上有一个加油口和油位指示计。轴承箱上钻有一个1/2BSP孔，用于安装油温探头。轴承箱下方配有填隙材料，用于转子定位，安装时要增加填隙片以补偿大梁的挠
12、曲。支撑轴承如图所示。,支撑轴承,固定轴承 顶部固定轴承组件由一个位于钟形安装座上的球面滚柱轴承组成。钟形安装座由转子轴肩定位并用一个收缩盘紧固在轴上。顶部固定球面滚柱轴承为SKF 23972 CAC/W33。 轴承由两个焊接到轴承箱正好相对的两侧的外伸撑杆组成。撑杆将轴承箱就位并紧固在顶部结构上。 轴承箱的水平调整和定位是通过在支架杆下方的垫填隙片进行的。焊接在顶部结构大梁上的调节螺丝用于微调及转子对中。 轴承在油浴中转动，油的等级与支承轴承类似。轴承箱上配有一个加油口、油位计和放油塞以及安装油温度探头的1/2BSP孔。固定轴承如图所示。,固定轴承,驱动装置是一个电动齿轮组件，直接安装在转子
13、轮毂驱动轴上。这个驱动组件包括主用和事故交流电驱动装置及水冲洗用的直流电空气马达。配有手动盘车装置，用于在安装和维修期间人工转动转子。转子是由安装在轴上的齿轮箱从中心驱动的。最多可以安装4立的驱动马达。电动马达功率非常小，大约10KW，并且能够克服小的径向和轴向密封件磨擦力。 转子由电动马达通过一个直接安装在转子毂驱动轴上的齿轮组件驱动。该齿轮组件有三种驱动转子的方式：正常的交流电驱动、交流电事故驱动和用于水冲洗的低速直流驱动。所有的驱动马达均用法兰联轴器安装到主螺旋齿轮装置上。,转子驱动系统,回转式空气预热器的漏风： 携带漏风：受热面转动时，会将留存在受热元件气体流通截面内的一些空气带入烟气
14、中，或将留存的一些烟气带入空气中。转子旋转越快，携带漏风量越大，总得来说，一般不超过1。 密封漏风：回转式空气预热器是一种转动机械，在预热器的动、静部件之间总要留有一定的间隙，以便转动部件运动。流经预热器的空气是正压，烟气是负压，空气会在这种压差的作用下，通过这些间隙漏到烟气中去。尽管这些间隙中有密封装置，但也不可能将这些间隙密封堵死，因而就造成密封漏风。,密封漏风的大小与间隙的大小以及两侧的压差的平方根成正比，如果是转子或风罩制造不良，或者受热后变形，或者是运行磨损后未经调整，都会使漏风的间隙增大，也就使漏风量增大。 锅炉燃烧器的阻力越大，要求的热空气压力就越高，也会使预热器的漏风量增大。
15、设计制造良好的回转式空气预热器，其漏风量一般为810，质量不佳者可达2030。 漏风对锅炉运行的经济性有很大影响： 漏风量增加将使送风机和引风机的电耗增大；增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。 如果漏风过大，还会使送入炉膛的风量不足，导致锅炉的机械未完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失增加，进而影响锅炉的出力和效率，并且可能引起炉膛结渣。,轴向密封条安装在转子壳体外侧，位置与径向隔板的端部相对应，跟安装在预热器端柱内侧的轴向密封板弯曲表面形成密封。轴向密封板边界内始终至少有两个密封件，起迷宫密封的作用，以最大限度减小空气向烟道的泄漏。 圆周密封件安装在转子的轮毂和圆周上，顶部和底部都装。它们的基
16、本功能是防止转子外侧周围的空气或烟气的旁路，旁路会减弱空气预热器的热性能。为达到此功能，这些密封件对轴向密封件起辅助作用，因为它们能减小轴向密封件两端之间的压差。,双密封示意图,双密封结构简图,径向密封片沿径向，安装在转子径向隔板的顶端，用于阻止转子上下端面与扇形板静动之间因风（烟）压不同而存在的漏风，国产同类型空预器的该项漏风很大，并在运行中空隙大多数不可调。,为防止通过分仓板和轴之间的间隙向锅炉房泄漏，在转子的每一端上都安装了轮毂密封。平板迷宫密封件在分仓板和轴的圆周之间形成密封。此外，在每一端各由一个备用压盖密封，装有一个吸入管，连接到烟气流，以防止向锅炉房泄漏。,进入尾部烟道的飞灰由于温度较低，具有一定的硬度，因此随烟气冲击受热面排管时，会对管壁产生磨损作用。 特别是省煤器，进口烟温已降至450左右,灰粒较硬，且采用小直径薄壁碳钢管，更易受到磨损损坏。 磨损是省煤器爆管在锅炉四管爆破事故中占的比例较高的原因之一。,三、低温受热面的飞灰磨损,1.飞灰磨损机理 冲击磨损：含有硬粒飞灰的烟气相对于管壁流动，对管壁产生磨损，也称冲蚀。 两种形式： 冲刷磨损：灰粒相对管壁表面的冲
